□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 ㅇ 신규원자력시설에 대한 안전조치 방법론 도출을 위해 안전조치성 평가 프로그램 및 설계단계 안전조치 강화 방법론을 개발하고, 신규원자력시설에 대해 안전조치 강화방안 도출 사례 연구를 수행 ◼ 전체 내용 ㅇ 신규원자력시설 시설모델 구축 ㅇ 안전조치성 평가 프로그램 개발 ㅇ 신규원자력시설 안전조치성 평가 ◼ 1단계 ❏ 목표 ㅇ 안전조치성 평가를 위한 신규원자력시설 시설모델 구축 ㅇ 안전조치성 평가방법론 개발 ㅇ 안전조치성 평가 프로그램 개발 ❏ 내용 ㅇ 신규원자력시설 선정 및 개념 분석 ㅇ 신규원자력시설 안전조치성 평가인자 구축 ㅇ 신규원자력시설 시설모델 구축 ㅇ 신규원자력시설 안전조치성 평가방법론 개발 ㅇ 신규원자력시설 안전조치성 기초평가 ㅇ 신규원자력시설 안전조치성 평가프로그램 개발 □ 연구개발성과 ㅇ 신규원자력시설 안전조치성 평가프로그램 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ㅇ 국내 신규원자력시설의 설계단계 안전조치 적용을 위한 지침 개발에 활용 ㅇ 국내 안전조치 규제 기반을 확보함으로써 국가 핵투명성 및 핵비확산 신뢰도 제고 ㅇ 국제 핵비확산 체제 국내 기여 및 주도권 확보에 활용 ㅇ 미래 신규원자력시설의 설계단계 안전조치 적용을 위한 규제 기술 확보 ㅇ 국내 신규원자력시설의 수출 경쟁력 확보 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김봉영
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20240200
• Keyword : 1. 안전조치성 평가;설계단계안전조치;전용경로;신규원자력시설;안전조치 규제; 2. Safeguardability Assessment;SBD (Safeguards By Design);Diversion Path;New Nuclear Facility;Safeguards Regulation;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◎ 최종 목표 ○ 미래 원자로 기술의 수출전략 도출 - 미래 원자로 기술의 잠재적 수출시장 분석 - 기존 원자력 수출 분야의 수출전략 및 현안 분석 - 미래 원자로 기술 수출 전략요소 분석 - 미래 원자로 기술 수출 추진 방향 및 전략 도출 ◎ 전체 내용 ○ 미래 원자로 기술의 잠재적 수출시장 분석 - 미래 원자로의 잠재적 수요를 파악하기 위하여 미래 원자로의 잠재시장을 전망한 문헌들을 조사·분석하고 해외 및 국내 미래 원자로 기술 동향 분석 ○ 기존 원자력 수출 분야의 수출전략 및 현안 분석 - 네덜란드 연구로, 요르단 연구로, SMART 등 기존 원자력 수출 분야의 수출전략을 분석하고 교훈 및 시사점 도출 ○ 미래 원자로 기술 수출 전략요소 분석 - 미래 원자로 기술 수출의 기술적, 산업적, 규제적, 재정적 및 국제적 전략요소 도출 및 분석 ○ 미래 원자로 기술 수출 추진 방향 및 전략 도출 - 미래 원자로 기술 수출에 대한 SWOT(내부 강점 및 약점, 외부 기회 및 위협) 분석 - 미래 원자로 기술 수출경쟁력 확보를 위한 10대 전략 도출 □ 연구개발성과 ○ 미래 원자로 수출을 위한 기술적, 산업적, 규제적, 국제적, 재정적 전략 요소를 도출하고, 이를 기반으로 우리나라 미래 원자로 수출 SWOT 분석 수행 ○ 다양한 노형의 미래 원자로에 적용 가능한 10대 수출경쟁력 제고전략 수립 ● 기술 개발 및 실증 ① 수요를 고려한 기술 개발 (SO) ② 초도호기의 국내 건설 추진 (WT) ③ 수요자에게 신뢰를 줄 수 있는 경제성 평가 수행 및 공표 (ST) ● 산업화 ④ 선제적으로 잠재 수요자를 끌어내는 마케팅 추진 (SO) ⑤ 산업체 주도의 사업추진체계 조성 (WO) ⑥ 미래 원자로 사업에 적합한 공급망 구축 (SO) ● 규제 ⑦ 개발과 병행하여 규제체계 정립 (ST) ● 파이낸싱 ⑧ 새로운 파이낸싱 체계 모색 (WO) ● 정부 지원 ⑨ 다변화된 원자력 외교 및 국제협력 추진 (WT) ⑩ 굳건한 국가 의지 및 계획 천명 (WT) □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 도출된 10대 전략을 바탕으로 미래 원자로의 기술개발 단계로부터 실증 및 상용화 단계로의 진전, 미래 원자로 사업체계의 전환, 새로운 파이낸싱 체계 모색, 다변화된 원자력 외교 등 활동 추진 지원 ○ 미래 원자로 기술의 연구개발 기획, 수출전략 수립을 위한 정책 기초자료로 활용 ○ 미래 원자로 기술의 해외시장 진출을 위한 기초자료로 활용 ○ 정부 “원전수출전략추진단”에 제안할 내용으로 활용 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이광석
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20240200
• Keyword : 1. 원자력 수출;미래 원자로;소형모듈원자로;수출전략;수출시장; 2. Nuclear Export;Future Reactor;SMR;Export Strategy;Export Market;

1. 연구개발과제의 개요 1.1. 연구개발의 필요성 ○ (핵융합 저방사강) 미래 친환경 에너지원인 핵융합 발전 실용화를 위해 핵융합 구조용 소재인 저방사화강 합금설계·용접특성 평가 및 조사 특성에 대한 연구개발 필요하다. ○ (전기로 고급강) 철강분야 탄소중립 대응을 위해 전기로 고급강 생산 기술 개발이 필요하며, 그를 위해 철스크랩에서 기인하는 tramp 원소의 영향성에 대한 체계적 연구가 선행되어야한다. 1.2. 연구개발의 경제, 사회, 기술적 중요성 ○ 기술적 측면 - (핵융합로 구조용 저방사강) 핵융합 발전은 1억도의 플라즈마를 자기장에 가두는 토카막이라는 장치를 기본으로 구성되며, ‘인공태양’이라고 불린다. 토카막 내부에 중소소(D)와 삼중수소(T)의 주입을 통해 D-T 핵융합 반응을 발생시키면 약 14MeV의 중성자와 헬륨 이온이 생성되는데, 이때 질량결손에 따른 핵융합에너지가 발생하게 된다. 이와 같은 핵융합 발전은 기존 원자력 또는 화석 에너지원과 달리 바닷물 등에서 연료를 얻을 수 있어 고갈의 우려가 없고, 온실가스 배출 또는 환경오염 물질 발생이 없는 청정 에너지원이다. 또한 사고 발생 시 대규모 인명 및 재산 피해를 초래할 수 있는 원자력 발전과는 달리 예기치 못한 사고가 발생하더라도 폭발과 같은 사고의 우려가 없는 안전성이 보장된 미래 발전 시스템으로 각광받고 있다. - 지난 2013년에 한국연구재단에서는 다음의 그림 1-1과 같이 향후 핵융합로 건설에 대해 7대 중점 투자 필요분야를 발표하였다. 이들 중, 핵융합 재료분야 기술이 포함되며, 상세하게는 1) 핵융합로 구조용 소재 개발, 2) 구조재 용접 및 접합기술 개발, 3) 개발 소재의 중성자 조사특성 평가 등이 있다. - 핵융합로 구조용 핵심부품인 블랑켓 제작을 위해 저방사강이 가장 유력한 후보 소재로 손꼽히고 있으며, 이에 대해 세계적으로 많은 연구가 진행중에 있다. 다음의 표 1-1은 전세계 주요 국가에서의 핵융합로 구조용 저방사강의 개발이력을 나타내고 있다. 표에 나타낸 바와 같이 미국, 유럽, 일본에서는 저방사강을 지난 1960 ~ 1980년대부터 개발하여 ORNL3971, Eurofer97, F82H 등의 자체 고유 합금을 보유 중이며, 이들에 대한 장기 고온물성, 중성자 조사특성 등과 같이 긴 시간이 요구되는 방대한 데이터베이스를 확보하고 있다. (출처 : 본문 5p)

• 연구책임자 : 이창훈
• 주관연구기관 : 한국재료연구원
• 발행년도 : 20241200
• Keyword : 1. 탄소중립;핵융합;저방사강;전기로;Tramp원소; 2. Carbon neutrality;nuclear fusion;RAFM steel;electric furncae;tramp element;

□ 연구 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 종자발달 돌연변이들을 이용하여 세포학적 분석 및 분자적 기작을 연구하고, 최종적으로 배유와 배 발달 시 관계를 규명한다. 또한, 주요 조절 유전자들을 동정하고, 유전자 편집 기술을 이용하여 종자 발달을 증가시킬 수 있는 방법을 연구한다. ◼ 전체 내용 배유의 세포 수는 종자 무게를 결정하는 주요한 요인으로, 초기 배유세포 발달 연구를 통해 이 기작을 잘 이해하는 것은 곡물의 생산성을 증가시키는데 매우 중요하다. 초기 배유 발달 연구를 위해, 본 과제의 선행 연구로 배유가 발달하지 않는 돌연변이 enl2-1을 선발하였고, 표현형의 원인이 되는 유전자인 OsCTPS1을 동정하였다. 돌연변이 관찰 시 CTP synthase(CTPS)가 RMS 형성 및 핵 이동에 중요한 역할을 하는 것으로 보인다. osctps1는 RMS 형성 및 핵 이동을 연구하기에 좋은 자료이며, 초기 배유 발달 시 이에 대한 조절 기작에 대한 연구를 진행할 예정이다. 또한, OsCTPS1-GFP 형질전환체를 제작하고 배유의 핵분열시기에 관찰했을 때, syncytium 단계에서 filamentous 구조를 형성하는 것을 관찰하였다. OsCTPS1의 발현은 배유 발달 시 일정하게 나타나는 데, 구조와 효소의 활성도를 조절하는 다른 단백질들이 있을 것으로 예상되어 이의 연구를 진행할 예정이다. 배유 발달이 저해된 돌연변이는 배가 크게 발달하는 표현형을 보인다. 이는 배유가 발달하며 배의 정상적 발달을 위한 억제인자가 존재할 가능성을 시사한다. 따라서 osctps1 변이체를 이용하여 배유발달 시 배 형성을 조절하는 인자를 분리하고자 한다. 배유와 배의 조절은 종자의 양과 질을 결정한다. 벼에서 배유의 부분을 줄이고 배(쌀눈)의 비율을 늘이면 고품질의 쌀이 된다. 반면, 배유의 세포가 증가하면 종자의 무게가 증가한다. 배유와 배의 관계를 연구하고 이를 이용하면 벼의 양과 질을 향상시키는 좋은 연구가 될 것이다. ◼ 1단계 ❏ 연구 목표 ○ 벼의 초기 종자발달 조절 기작 규명 ○ 배유 발달 초기 핵분열과 핵 이동을 조절하는 분자 기작 규명 ❏ 연구 내용 ○ 배유 결핍 돌연변이체인 enl2-1 원인 유전자를 동정하기 위해 map-based cloning을 수행했으며, Os01g43020 유전자의 SNP로 인해 CTP synthase의 효소 활성도가 크게 감소하는 것을 알 수 있음 ○ OsCTPS1 단백질이 초기 종자발달 시 일시적 구조를 형성하며, 배유핵 분열시 중요한 RMS 형성에 중요하게 작용하는 것을 관찰함 ○ 초기 종자 발달시 배낭을 선별하여 전사체 분석을 수행하였으며, 배유가 없는 osctps1 돌연변이에서는 auxin response 관련 유전자들의 발현이 크게 감소한 것을 알 수 있음 ○ 또한, 초기 종자들의 전체 단백질체 분석을 수행하고, 배유핵 분열시 주요하게 작용하는 그룹들을 선발함 ○ OsCTPS1 단백질은 초기 종자발달 시 단백질의 축적이 많이 이루어지며, 이를 조절하는 인자를 규명하고자 protein-immunoprecipitation 단백질들의 분석을 수행하였고, 관심있는 후보 단백질들을 선발함 ○ 기존 벼에서 알려진 배-배유 발달시 중요한 유전자들의 marker를 이용하여 GFP를 발현시킨 형질전환체를 제작하였으며, 이를 추후 연구에 이용하고자 함. ○ 배유 발달 및 종자 발달에 관련된 중요한 유전자와 단백질의 기능과 상호작용을 연구 ○ Auxin의 역할과 상호작용이 종자 발달에 미치는 영향을 상세하게 조사하기 위한 초기 재료를 마련함. ○ GIANT EMBRYO 유전자 등 특이적 유전자의 발현 패턴을 보이는 마커들을 통해 벼의 초기종자발달을 연구하기 위한 형질전환체 준비 ◼ 2단계 ❏ 연구 목표 ○ 배유가 배 발달을 조절하는 분자 기작 규명 ○ 벼의 초기 종자발달 연구로 종자의 양과 질을 증가시키는 방법 개발 ❏ 연구 내용 2단계 연구에서는 벼의 초기 종자발달과정에서 분자의 기작을 규명하고, 이를 적용할 수 있는 연구를 수행한다. Multi-omics 데이터를 활용하여 초기 종자 발달 시 옥신 반응 및 RNA helicase, MCM 등의 단백질에 대한 연구를 계획하고 있으며, PTM 분석을 통한 신호 전달 기작에 대한 연구도 수행할 예정이다. 또한, 배와 배유 사이의 발달 및 신호전달, 신호전달 인자, 그리고 CLE peptide와 auxin의 상호작용에 대한 연구를 수행할 계획이다. □ 연구성과 ◆ 정성적 연구 성과 ○ 초기 배유 발달에 주요한 OsCTPS1 유전자 동정 및 핵분열 시 분자적 가작 규명 ○ 종자발달 조절 유전자들을 이용하여 종자의 양과 질을 증가시키는 연구 ○ multi-omics 분석을 이용한 초기 종자 발달 단계 분자적 기작 연구 ○ 배, 배유사이 상호작용 관찰을 위한 마커 형질전환체 제작 ◆ 정량적 연구 성과 ○ 초기 종자발달 연구 - Plant Biotchnology Journal (2021) IF: 13.263 ○ 종자발달에 영향을 주는 영양생장발달 및 sucrose와 sink tissue 조절 과정 연구 - The Plant Journal (2022) IF 7.2 - Frontiers in Plant Science (2023) IF 5.6 ○ 초기 종자발달 및 초기 유수 발달과정에서 전사체, 단백질체 분석을 통한 분자적 기작 연구 - Plant Cell and Environment (2023) IF 7.3 - Plants(Basel) (2023) IF 4.5 □ 연구성과의 활용 계획 및 기대 효과 ○ 이 연구의 결과는 벼의 초기 종자발달에 대한 깊은 이해를 제공함으로써 농업 및 식량생산 분야에 다양한 기여를 할 것으로 기대된다. ○ 최근 도입된 유전자 편집 기술을 적용하여 원하는 부위의 정확한 교정으로 원하는 형질을 이끌어 내 고품질의 쌀을 개발하는데 이용할 수 있다. ○ 종자발달 관련 유전자들을 동정하고, 이에대한 분자적 기작을 연구하면, 기존에 벼에서 알려진 natural variation과 수많은 품종들의 분석으로 만들어진 GWAS data와 접목하여 천립중 및 종자의 양과 질을 향상시키는 연구에 활용될 수 있으며, 다양한 작물에 대한 효과적인 품종화 전략으로 이용될 수 있다. ○ 초기 종자발달시 다양한 multi-omics 분석을 통해 얻는 다양한 기초자료는 초기 종자발달 연구 분야에 유용한 자료로 활용될 것으며, 이를 통해 추가적인 연구 및 응용이 가능한 기반을 마련하게 될 것이다. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 윤진미
• 주관연구기관 : 인하대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 종자발달;배유;배;핵분열;천립중; 2. seed;endosperm;embryo;nuclear division;1000-grain weigth;

◻ 연구개요 1. 환자맞춤형 방사선치료를 위한 딥러닝(인공지능) 기반 CT/CBCT (Cone-beam CT) 영상의 금속인공음영 제거 기술 개발 2. 개발된 금속인공음영 제거 기술을 적용한 CT 영상을 기반으로 방사선치료계획을 수립 및 분석을 통한 기술의 임상적 유효성 평가 3. 기술 이전을 통한 환자맞춤형 고품질 방사선치료계획 수립 기여 ◻ 연구 목표대비 연구결과 1. 딥러닝 모델 개발을 위한 데이터셋 구축 • 두경부암 환자의 CT 영상 데이터셋 구축 완료 • 딥러닝 모델 학습을 위한 금속인공음영 시뮬레이션 데이터 생성 완료 (총 92,806장) 2. CT/CBCT 금속인공음영제거를 위한 딥러닝 모델 개발 • 우수한 성능의 CT/CBCT 금속인공음영 제거 딥러닝 모델 학습 완료 • 개발된 금속인공음영 제거 모델의 정량적/정성적 성능 평가 완료 (여러 딥러닝 비교 모델들과의 성능 비교 및 검증 완료) 3. CT/CBCT 금속인공음영제거 모델의 타기관 검증 수행 • 개발된 모델의 타기관 데이터에서의 성능 검증을 위하여 TCIA (The Caner Imaging Archive) 로부터 외부 데이터셋을 획득 • TCIA 데이터에의 적용 및 평가를 통해 타기관 성능평가 수행 완료 4. CT/CBCT 금속인공음영제거 모델의 임상적 유효성 평가 • 서울대학교병원 방사선종양학과와의 협력을 통한 임상적 유효성 평가 진행 • 방사선치료계획 수립 및 방사선량 평가를 통해 임상적 유효성 평가 완료 ◻ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 1. 연구결과의 의미 및 중요성 • 본 과제를 통해 CT/CBCT 영상을 위한 우수한 성능의 인공지능 기반 금속인공음영 제거기술이 성공적으로 개발되었음 • 개발된 기술을 통해 환자맞춤형 방사선치료계획 수립 및 치료품질 향상에 기여할 수 있음 2. 연구 성과의 활용방안 및 활용 분야 • 본 과제를 통해 개발된 딥러닝 모델의 임상적 유효성이 확인되었기 때문에, 기술이전 등을 통한 실용화 가능 • 제품화된 방사선치료용 CT/CBCT 금속인공음영 제거 플랫폼을 도입할 경우, 방사선종양학과 의료진이 진단 및 치료를 위해 편리하게 사용할 수 있음 • 개발 예정 기술의 고도화 및 의료진의 수요 발굴을 통해 다양한 연구 주제로 후속연구가 진행될 수 있음 3. 기대효과 • 금속인공음영 제거로 인한 방사선치료계획 수립의 정밀도 향상을 통해 환자 맞춤형 방사선치료를 제공함으로써, 두경부암 환자의 부작용을 최소화하고 방사선 치료 효과 개선에 큰 도움을 줄 것으로 기대함 • 방사선의학과 딥러닝(인공지능) 분야를 접목하는 융합 연구 활성화에 기여하며, 두 분야를 아우르는 전문 인력 양성 가능 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이지민
• 주관연구기관 : 울산과학기술원
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 컴퓨터단층영상;금속인공음영제거;딥러닝;방사선치료; 2. Computed Tomography;Metal Artifact Reduction;Deep Learning;Radiation Treatment;

◻ 연구개요 노인성 황반변성(Age-related macular degeneration, AMD)은 50대 이상의 중장년층에게서 나타나는 실명 질환으로 약 70~80%의 AMD 환자가 건성 노인성 황반변성을 앓고 있으며, 발병 기전이 분명하지 않아 치료에 어려움이 있다. 망막과 맥락막 사이에 위치하여 시기능에 중요한 역할을 하는 망막 색소 상피 (Retinal pigment epithelium, RPE)의 변성과 손상이 건성 노인성 황반변성의 원인으로 알려져 있다. 본 연구에서는 CCN5가 망막 색소 상피의 변성을 억제하여 노인성 황반변성을 치료할 수 있는 치료제로서의 가능성과 CCN5의 작용기전을 규명하고자 한다. ◻ 연구 목표대비 연구결과 Adeno-associated virus (AAV), modified mRNA (ModRNA) 및 self-amplifying RNA (saRNA)를 매개로 한 CCN5 발현 확인: CCN5 유전자가 삽입된 AAV 또는 mod RNA를 설계 및 제작하였다. 망막과 망막 색소 상피에서 AAV2-CCN5의 발현을 IHC와 WB로 확인하였다. ModRNA-CCN5의 발현은 ICC와 WB를 통해 확인하였고, 24시간 만에 CCN5 발현이 유도됨을 확인하였다. RNA-seq & ChIP-seq: TGF-β에 의한 ARPE-19 세포의 상피-간엽 이행과 CCN5에 의한 간엽-상피 이행에 어떠한 유전자들이 관여하는지 규명하기 위하여 RNA-seq을 진행하였다. 섬유화에 관여한다고 알려진 유전자들이 TGF-β에 의한 ARPE-19 세포의 상피-간엽 이행에 관여한다는 사실을 확인하였다. 다음 단계로 CCN5가 이러한 상피-간엽 이행에 관여하는 유전자들의 발현 패턴에 미치는 영향을 확인하고 있다. 면역질 면역 침강법 (Chromatin Immuno-precipitation, ChIP)을 진행하기 위해 CCN5 또는 tag와 반응하는 항체를 선별하였고, 그 항체를 이용하여 침전된 chromatin에서 변화를 확인 중에 있다. 동물 모델에서의 AAV2-CCN5 치료 효과 검증 : Sodium iodate 주사로 망막에 손상을 유도하여 노인성 황반변성모델을 유도하였다. AAV2-CCN5를 주사한 그룹에서는 이러한 sodium iodate에 의한 손상이 발견되지 않았다. 망막 전위도 검사에서도 AAV2-CCN5를 통한 손상 방지를 확인하였다. 망막 기능검사에서도, AAV2-CCN5를 주사한 그룹의 경우, 망막의 기능이 대조군과 유사한 수준으로 유지되는 것을 확인하였다. 기능 저하의 작용기전을 확인하고자, sodium iodate에 의해 망막의 outer nuclear layer (ONL)에서 세포사멸이 일어남을 확인하였고 CCN5에 의해 이러한 세포사멸이 저해됨을 확인하였다. 이러한 결과를 바탕으로 AAV2-CCN5는 sodium iodate에 의한 망막 손상으로 인한 망막 기능 저하를 억제할 수 있음을 확인하였다. CCN5가 건성 노인성 황반 변성의 치료제가 될 가능성을 제시한다. ◻ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 현재 CCN5가 망막 색소 상피에서 어떠한 기전으로 간엽-상피 이행을 유도하는지 밝혀진 바가 없다. 본 연구를 통해 CCN5에 의한 간엽-상피 이행에 관여하는 유전자를 동정하고 그 유전자들이 CCN5에 의해 어떻게 변화하는지 밝혀낸다면 건성 노인성 황반 변성 뿐 아니라 망막 색소 상피 손상 및 변성으로 생기는 안질환을 치료하는데 있어 크게 기여할 것으로 기대한다. CCN5를 노인성 황반 변성 유전자 치료제로 개발하고자 하며, 이에 관한 특허는 국내 등록이 완료되었다. 국내 벤처 기업인 ㈜올리브바이오테라퓨틱스에 기술이전이 완료되어 임상 연구로 진행될 예정이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 박우진
• 주관연구기관 : 광주과학기술원
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 노인성 황반변성;유전자 치료제;망막 색소 상피;간엽-상피 이행; 2. CCN5;EMT;

□ 연구개요 본 연구는 저선량 방사선조사가 항염증효과를 나타내는 기전을 규명하고 임상연구 프로토콜을 개발하는 연구로 총 3년으로 계획되었음. 1차년도에는 저선량 방사선조사의 항염증효과 확인을 위한 적절한 동물 모델 탐색 및 구축하고자함. 2차년도는 저선량 방사선조사의 항염증효과 기전 규명 및 최적효과 프로토콜 탐색하고자함. 3차년도에는 전임상실험 결과를 바탕으로 임상연구 프로토콜을 개발하고자함. □ 연구 목표대비 연구결과 1) 1차년도: 저선량 방사선조사의 항염증효과 확인을 위한 적절한 동물모델 탐색 및 구축 - LPS의 기도삽관 및 기도절개 주입 방법 비교 예비실험을 통해 ALI 마우스 모델을 구축하고 저선량 방사선조사에 따른 항염증 억제 효과 확인을 위해 생존률 조사 및 폐렴 형성과 완화 과정을 CT로 실시간 측정하고 폐조직 분리 후 H&E 분석을 통해 염증 반응 양상을 확인하였음. 2) 2차년도: 항염증효과 기전 규명 및 최적효과 프로토콜 탐색 - LPS와 Bleomycin 염증 유도 효과를 비교하고 기도삽관 및 기도절개 주입법 차이를 비교하여 최종적으로 빛을 이용한 기도삽관으로 마우스 모델을 고도화하였음. - 0.5 Gy와 1 Gy 저선량 방사선조사의 염증 억제 효과 및 LPS 주입 후 24, 48, 96시간을 비교하여 방사선 조사조건의 변화에 따른 폐염증반응을 평가하였음. - 폐조직에서 싱글셀 준비 테스트로 BALF에서 세포수 및 세포생존율을 비교하고 면역세포 분포와 사이토카인 수치를 확인하였음. 3) 3차년도: 전임상실험 결과를 바탕으로 임상연구 프로토콜을 개발 - 폐조직에 대한 싱글셀데이터 생산 및 분석을 수행하였음. - 싱글셀 전사체 데이터 분석 결과를 기반으로 저선량 방사선에 의한 면역세포의 세포 단위별 영향과 기전을 확인하였음. - 전임상 데이터를 기반으로 임상 연구 프로토콜 작성하였음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 1) 기술적 측면: COVID-19의 전세계적 유행에 따라 저선량 방사선이 ARDS/ALI에 있어 임상적 효용성이 있을 수 있다는 조기 임상 결과가 발표되고 있지만, 이러한 항염증효과의 기전에 대해서는 아직 정확히 모름. 이는 중개연구로서 임상 -> 기초기전 연구의 필요성을 제기하였고, 본연구를 통한 기초자료는 다양한 염증성 질환으로 확대될 수 있음. 2) 경제적 측면: ALI/ARDS 관리를 위한 인한 중환자실 입원 기간의 감소 그리고 이로 인한 사망률 감소는 환자 및 병원 모두에 부과되는 경제적 부담을 줄여, 장기적으로는 국민 전체 중증 의료비 감소로 이어질 수 있음. 3) 임상적 측면: 치사율이 높은 ALI/ARDS의 치료 효과가 검증될 경우 이는 기존 ALI/ARDS의 관리법에 있어 중요한 발전이 될 수 있음. 또한 저선량 방사선치료의 항염증효과의 기전이 규명되면, 이를 활용하여 그 외 다른 염증성 질환, 예를 들어 염증성장질환의 급성 악화, 자가면역질환의 급성 악화, 골관절염의 급성 악화 등 다양한 형태의 항염증 효과에 활용될 수 있음. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 오동렬
• 주관연구기관 : 삼성서울병원
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 저선량방사선;급성페손상;염증반응;면역반응;단일세포분석; 2. Low-dose radiation therapy;Acute lung injury;Inflammation response;Immune response;Single cell RNA sequencing;

□ 연구개요 Neutron stars are known to be made of dense matter described the theory of strong interactions, QCD. Establishing reliable predictions for the properties of QCD matter at the high densities of neutron star cores is, however, an extremely challenging problem. This program bridged the gap in the theoretical understanding of dense QCD by applying a holographic framework to model the strongly coupled physics. The framework will be anchored to the current knowledge of the QCD phase diagram stemming from lattice QCD, effective field theory, and perturbative calculations. This approach reduced the uncertainties of the QCD equation of state in the regime of high densities and low temperatures and to provide access to out-of-equilibrium observables such as viscosities and conductivities. It also produced predictions for the properties of the QCD phase transitions at low temperature and high density. □ 연구 목표대비 연구결과 The main objectives of the proposal were: * Construct a reliable (temperature dependent) equation of state, which significantly improves the state-of-art equations of state by using input from holography, and can be directly used in neutron star merger and core collapse supernova simulations. * Derive predictions for the physical transport coefficients (conductivities and viscosities) in the regime of dense QCD which are relevant for neutron star physics but largely unknown. * Derive predictions for the properties of the nuclear/quark matter interface, in particular the surface tension, which are similarly relevant and essentially unknown to date. These goals were met during the program. In addition, the equation of state of already applied to neutron star merger simulations. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) Reaching these main objectives produced essential input for the astrophysics community, including work on neutron stars, neutron star mergers, and core collapse supernovae. It also has applications to heavy-ion physics, in particular high-density heavy-ion collisions. Moreover this work works as a basis for further developments of strong coupling tools for dense QCD matter and compact astrophysical objects. (source : 요약문 2p)

• 연구책임자 : JAERVINEN MATTI OSKARI
• 주관연구기관 : 아시아태평양이론물리센터
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 게이지 / 중력 이중성;양자 색역학;중성자별; 2. Gauge/gravity duality;Quantum Chromodynamics;Neutron Stars;

□ 연구개요 세기조절방사선치료(IMRT)는 종양에 근접한 정밀 치료로, 치료 효과를 높이고 정상 조직의 손상을 줄인다. 환자별 품질 관리(QA)의 정확성이 중요하며, 현재 감마 분석 방법은 선량 분포 오류 감지에 한계가 있다. 이에 따라, IMRT 치료의 안전성과 정확성을 높이기 위해 오류를 정밀하게 감지할 수 있는 환자별 오류분석·예측 연구의 필요성이 대두되었다. 본 연구는 IMRT의 기계적 오류를 분석하고 예측하는 모델을 개발 및 최적화했다. 연구는 인체 모사 팬텀을 이용한 시뮬레이션, 환자 데이터를 바탕으로 한 오류 패턴 분석, 그리고 다양한 치료기와 프로토콜에 적용하여 모델의 유효성 및 실용성 평가로 진행되었다. □ 연구 목표대비 연구결과 세기조절방사선치료(IMRT)의 효과적인 환자별 정도 관리(Quality Assurance, QA)를 위한 오류분석 및 예측 모델 개발에 초점을 맞추었다. IMRT는 정밀한 치료 기술로서 종양에 대한 치료 효과를 극대화하고 정상 조직의 피폭을 최소화한다. 이러한 치료법의 복잡성으로 인해, 환자별 QA의 정확성이 중요해지고 있으며, 기존의 감마분석 방법으로는 선량 분포의 오류 감지와 임상적 영향의 반영에 한계가 있다. 이를 해결하기 위해, 본 연구에서는 1차년도에 환자모사 팬텀을 사용하여 치료기의 기계적 오류를 시뮬레이션하고 오류 패턴을 분석하였다. 이를 바탕으로, 2년차에는 실제 환자 데이터에 대한 오류 시뮬레이션을 진행하고 분석하여 기계적 오류와 Organs at Risk (OAR)의 Dose-Volume Histogram (DVH) 변수 간의 상관관계를 규명했다. 이러한 분석을 통해, 감마라디오믹스와 SSIM 결과를 기반으로 머신러닝 기술을 적용한 IMRT 환자별 정도관리 오류분석·예측모델을 개발하였다.3년차에는 개발된 모델의 최적화를 실시하고, 다양한 치료기와 치료 프로토콜에 모델을 적용하여 그 유효성 및 실용성에 대해 평가하였다. 이 과정에서 모델의 임상적 효과를 검증하여, 실제 치료 환경에서의 적용 가능성을 확인했다. 연구 결과, 본 연구가 개발한 IMRT 오류분석·예측모델은 기존의 감마분석 방법이 가지고 있는 한계를 극복하고, IMRT 치료 과정에서 발생할 수 있는 기계적 오류를 보다 민감하게 감지하고 예측할 수 있는 능력을 보였다. 이로 인해 환자별 QA의 정확성이 향상되어, 환자의 안전과 치료 효과를 동시에 높일 수 있는 기반이 마련되었다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구를 통해 개발된 IMRT 오류분석·예측모델은 방사선 치료의 정밀성을 획기적으로 향상시키고, 환자별 정도관리(QA)의 불확도를 줄임으로써 임상적 영향을 정확하게 판단할 수 있는 새로운 기준을 마련할 것입니다. 이는 환자의 안전과 치료효과를 동시에 높이는 데 결정적인 역할을 하며, 머신러닝 기술을 이용한 예측 모델은 임상 결정에 중요한 정보를 제공하게 될 것입니다. 또한, 양성자 치료와 중입자치료 등의 다양한 방사선 치료 방식에 모델을 적용함으로써, 방사선 치료의 개인화와 정밀도를 더욱 실현할 수 있습니다. 이와 함께, 본 연구성과는 국내외 기관과의 협력을 통한 환자별 정도 관리 시스템 구축과 방사선 치료 품질 관리 프로그램의 상품화로 이어질 것이며, 방사선 치료뿐만 아니라 다른 의료 분야에서도 중요한 기초 자료로 활용될 가능성을 내포하고 있습니다. 이러한 연구성과는 향후 방사선 치료의 안전성과 효과를 극대화하고, 의료 서비스의 질을 한 단계 높이는데 크게 기여할 것으로 기대됩니다. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 신희순
• 주관연구기관 : 성균관대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 세기조절방사선치료;환자별정도관리;라디오믹스;머신러닝;구조적 유사성 지수; 2. Intensity-Modulated Radiation Therapy;Patient-Specific Quality Assurance;Radiomics;Machine Learning;Structural SIMilarity(SSIM) Index;

□ 연구개요 본 연구의 목적은 방사성동위원소에 의해 발생하는 체렌코프방사의 에너지를 광감제에 전달함으로써 방사성동위원소를 광감제의 excitation source로 활용하여 기존 광역동치료의 한계점(빛 투과의 한계로 인하여 피부암 또는 내시경 접근 가능한 암에만 적용할수 있다는 점)을 극복하는 새로운 항체 기반 표적 광역동치료 방법을 개발하고 이의 유효성을 평가하는 것에 있음. □ 연구 목표대비 연구결과 ① 1단계 목표: (ⅰ) 방사성동위원소(Radioisotope, RI)가 표지된 항체 개발을 위한 암 특이적인 수용체에 결합하는 항체 선정 및 이의 RI 표지 (ⅱ) 방사성동위원소에 의해서 발생하는 Cerenkov luminescence(CL) 확인 (ⅲ) CL-기반 광역동치료에 활용 할 수 있는 광감제를 선정 → 연구 결과: (ⅰ) 암에 특이적으로 과 발현하는 HER2 수용체에 선택적으로 결합하는 항체 trastuzumab을 방사성동위원소의 전달 platform으로 선정하고 방사성동위원소 ⁶⁴Cu 표지 조건 확립 (ⅱ) ⁶⁴Cu에 의해서 발생하는 CL 확인 및 CL에 의해서 여기 되는 광감제 protoporphyrin IX(PpIX)를 광감제로 선정. ② 2단계 목표: (ⅰ) PpIX의 암세포에서 축적하는 것을 확인 (ⅱ) 방사성동위원소에 의해서 발생하는 CL energy의 광감제 전달 평가 (ⅲ) RI 표지 항체와 광감제의 combinational treatment로 인하여 in vitro 및 in vivo 항암효과 평가 → 연구 결과: (ⅰ) 5-aminolevulinic acid(5-ALA)에 의한 PpIX의 암 선택적 축적 확인(in vitro 및 in vivo) (ⅱ) ⁶⁴Cu에 의해서 발생하는 CL energy의 PpIX 전달 확인 (ⅲ) 5-ALA 및 ⁶⁴Cu-DOTA-trastuzumab의 combinational treatment로 인한 in vitro 및 in vivo 항암효과 확인 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구는 난치성 암의 치료에 있어서 부작용 및 재발 가능성이 높은 기존 방사선치료 및 화학요법의 단점을 극복하기 위한 새로운 체렌코프방사 에너지 전달 기반 암-표적 광역동치료 방법을 개발하고 이의 유효성을 평가하는 것에 목적이 있고, 이의 달성을 통해 기대되는 효과는 다음과 같은. ① 난치성 암에 대한 새로운 치료 regimen 제시: 암으로 인하여 사망하는 환자의 대부분은 뼈, 폐, 간 및 뇌 전이암으로 인하여 사망함. 따라서 원발암의 수술적 제거 이후에 전이암에 대한 효율적인 치료 여부가 질병 예후를 결정함에 있어서 가장 중요한 부분임. 하지만 전이암의 치료는 현재까지 화학요법에 크게 의존하고 있는데, 화학요법은 부작용 및 다중약물내성에 의한 낮은 임상 효율로 인하여 환자 삶의 질을 저하시키고, 실질적으로 사망률을 낮추는 데에 효율적이지 않음. 따라서 환자의 부담을 줄일 수 있고, 치료효율이 높은 새로운 치료 방법의 개발이 시급한 가운데, 방사성동위원소 기반 표적 광역동치료는 기존 치료 방법의 대안으로 제시될 수 있음. ② 국민 보건복지의 향상에 기여: 본 연구에서 제안하는 암 표적 광역동치료의 유효성이 입증된다면, 본 치료 방법을 다양한 암 종에 적용 할 수 있기 때문에 인류 생명 연장의 가장 큰 걸림돌인 암을 극복하는 것에 있어서 크게 도움이 될 것이라고 예상함. 또한 암의 치료효율의 증진과 부작용의 최소화, 그리고 치료 기간을 단축시킴으로써 국가적 의료비용 절감과 국민 보건복지의 향상에 기여할 것이라고 예상됨. ③ 의료용 방사성동위원소에 새로운 가치 부여: 방사성동위원소 기반 체렌코프방사 에너지 전달을 광감제의 excitation source로 이용함으로써 종양의 진단에만 국한되었던 진단용 방사성동위원소의 연구 활용범위를 크게 확장 시킬 것이라 예상됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 강지수
• 주관연구기관 : 한국원자력의학원
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 방사성동위원소;체렌코프발광;광역동치료;항체;표적 치료; 2. Radionuclide;Cerenkov Luminescence;Photodynamic therapy;Antibody;Targeted therapy;